(57)【要約】【課題】  培養室を小型化し、培養室内の清浄度低下を防止し、かつ、収納構造を簡易に構成しながら、複数の方向から培養室内にアクセスできるようにする。【解決手段】  開閉可能な自動開閉扉４ａを備え、該自動開閉扉４ａを介して細胞を収容した培養容器３を出し入れ可能に収容し、所定の培養条件を維持しつつ細胞を培養する培養室４と、自動開閉扉４ａを介して該培養室４内への培養容器３の出し入れを行う搬送機構５とを清浄度の維持された筐体５０内に備えるとともに、培養室４の自動開閉扉４ａに対向する側面に開閉可能なアクセス扉４ｄが設けられ、該アクセス扉４ｄが、筐体５０の外部に露出している自動培養装置１を提供する。【選択図】    図２
2006101781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開閉可能な自動開閉扉を備え、該自動開閉扉を介して、細胞を収容した培養容器を出し入れ可能に収容し、所定の培養条件を維持しつつ細胞を培養する培養室と、前記自動開閉扉を介して該培養室内への培養容器の出し入れを行う搬送機構とを清浄度の維持された筐体内に備えるとともに、
前記培養室の前記自動開閉扉に対向する側面に開閉可能なアクセス扉が設けられ、
該アクセス扉が、前記筐体の外部に露出している自動培養装置。
【請求項２】
前記培養室に、前記アクセス扉の開放の許可または禁止を報知する報知手段を備える請求項１に記載の自動培養装置。
【請求項３】
前記筐体内に、前記培養室が複数備えられ、
該培養室の内のいずれか１つの培養室のアクセス扉の開放を許可するインターロック手段を備える請求項１または請求項２に記載の自動培養装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動培養装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の培養装置としては、複数の培養容器を収納可能な培養室であって、培養容器を搭載する回転式の試料テーブルを内部に備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この培養室は、筐体に大小２つの開口部とこれら開口部を開閉する２つの扉を備えている。小さい開口部は、培養室内の培養容器を出し入れする際に開閉され、大きい開口部は、内部の清掃や保守などの作業を行う際に開閉されるようになっている。
【特許文献１】特開２００２−２０２３１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に示された培養室は、隣り合う２つの側壁にそれぞれ開口部を備えている。このような構造においては、一の開口部から培養室内に挿入した培養容器を他の開口部から取り出すために、培養室内に回転式の試料テーブルを設けて、該試料テーブル上に培養容器を載置しなければならず、以下の不都合がある。
【０００４】
すなわち、培養室の内部に回転式の試料テーブルを用いる特許文献１の装置では、培養室内に試料テーブルを収容するために、また、４隅の空間を収容スペースとして利用できないために、培養室が大型化する不都合がある。また、培養室内部において試料テーブルが動作するため、塵埃が発生して培養室内の清浄度が低下する不都合がある。また、培養室の側壁内面を培養容器の収納のために利用できず、収納構造が複雑になるという不都合がある。
【０００５】
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、培養室を小型化し、培養室内の清浄度低下を防止し、かつ、収納構造を簡易に構成しながら、複数の方向から培養室内にアクセスできる自動培養装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、この発明は、以下の手段を提供する。
本発明は、開閉可能な自動開閉扉を備え、該自動開閉扉を介して、細胞を収容した培養容器を出し入れ可能に収容し、所定の培養条件を維持しつつ細胞を培養する培養室と、前記自動開閉扉を介して該培養室内への培養容器の出し入れを行う搬送機構とを清浄度の維持された筐体内に備えるとともに、前記培養室の前記自動開閉扉に対向する側面に開閉可能なアクセス扉が設けられ、該アクセス扉が、前記筐体の外部に露出している自動培養装置を提供する。
【０００７】
本発明によれば、筐体内においては、培養室に設けた自動開閉扉を開き、搬送機構により搬送されてきた細胞を収容した培養容器が自動開閉扉から培養室内に収容される。そして、自動開閉扉を閉じて培養室内部を所定の培養条件を維持することにより、細胞が培養される。また、培養途中において、細胞に対して培地交換や継代処理等の所定の処理を施す場合には、培養室の自動開閉扉を開いて、搬送機構が内部の培養容器を培養室外に取り出すことができる。
【０００８】
また、培養室内に新たな培養容器を収容するとき、培養室内において細胞の培養が終了したとき、および培養室内部を清掃するときには、培養室に設けられたアクセス扉を開く。アクセス扉は、筐体の外部に露出しているので、作業者は、筐体の外部においてアクセス扉を開くことで培養室内にアクセスできる。
【０００９】
また、アクセス扉は自動開閉扉に対向する培養室の側面に配置されているので、搬送機構による自動開閉扉を介した培養容器の筐体内における出し入れの方向と、作業者によるアクセス扉を介した培養容器の筐体外からの出し入れの方向とを一致させることができる。その結果、培養容器を培養室の側壁内面に設けたレールに沿わせて挿入する等、培養容器の収納のために側壁内面を利用することが可能となり、収納スペースを最大限に利用し、かつ、簡易な収納構造を達成することができる。
【００１０】
また、培養室内において、培養容器の方向を転換する必要がないので、従来の試料テーブルのような可動機構を培養室内に配置する必要がなく、培養室内の清浄度の低下を防止することができるとともに、培養室を小型化することができる。
【００１１】
上記発明においては、前記培養室に、前記アクセス扉の開放を許可または禁止する報知手段を備えることが好ましい。
このように構成することで、アクセス扉を開放しようとする作業者が、報知手段により報知されている開放の許可または禁止を確認することによって、培養室内において細胞が培養されている状態でアクセス扉が開かれたり、培養室が複数存在する場合に、複数の培養室が同時に開かれて、異なる検体間における汚染（いわゆるクロスコンタミネーション）が発生したりすることを防止できる。
【００１２】
また、上記発明においては、前記筐体内に、前記培養室が複数備えられ、該培養室の内のいずれか１つの培養室のアクセス扉の開放を許可するインターロック手段を備えることが好ましい。
このように構成することで、複数の培養室が同時に開放されることが、インターロック手段の作動によって禁止されるので、より確実にクロスコンタミネーションの発生を防止することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、培養室を小型化し、培養室内の清浄度低下を防止し、かつ、収納構造を簡易に構成しながら、複数の方向から培養室内にアクセスできるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の一実施形態に係る自動培養装置について、図１〜図８を参照して、以下に説明する。
本実施形態に係る自動培養装置１は、図１に示されるように、外部から観察可能な透明な壁材からなる筐体５０により密閉され、シャッタ２を介して相互に連絡する第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２とを備えている。
【００１５】
第１空間Ｓ１の両側空間Ｓ１１，Ｓ１３には、培養容器３を収容する培養室４が２個ずつ計４個配置され、中央空間Ｓ１２には、培養容器３を移動するための搬送ロボット（搬送機構）５が備えられている。中央空間Ｓ１２の上部には、中央空間Ｓ１２内の空気を浄化するために清浄な下降空気流を送る空気清浄部６が設けられている。
４個の培養室４は、それぞれ中央空間Ｓ１２に向けて自動開閉扉４ａを配置することにより、横に並んだ２個ずつが相互に自動開閉扉４ａを対向させて、間隔をあけて配置されている。
【００１６】
前記各培養室４は、図２および図３に示されるように、筐体５０内に配される一側面に開口部４ｂを有し、該開口部４ｂを開閉可能な自動開閉扉４ａを備えている。開口部４ｂに向かって左右の側壁には、対応する高さ位置に複数のレール状のトレイ保持部材４ｃが設けられており、左右対となる各トレイ保持部材４ｃに掛け渡すようにして、トレイ７を上下方向に複数段収容できるようになっている。なお、トレイ保持部材４ｃはレール状に限定されず、トレイ７を出し入れ可能に支持することができれば任意の形態でよい。
また、各培養室４内は、所定の培養条件、例えば、温度３７±０．５℃、湿度１００％およびＣＯ２濃度５％等に維持されている。
【００１７】
各トレイ７には、複数個、例えば、１０個の培養容器３を並べて載置できるようになっている。各培養容器３は、図４に示されるように、容器本体３ａと、該容器本体３ａの上面に設けられた蓋体３ｂとからなり、容器本体３ａの左右の側面には、後述する第２空間内のハンドにより引っかけられる突起３ｃが設けられている。
【００１８】
また、各培養室４の前記自動開閉扉４ａに対向する側面には、自動により、または、手動で開閉可能なアクセス扉４ｄが設けられている。アクセス扉４ｄは、筐体５０から外部に露出して配置され、作業者が筐体５０の外部からアクセス扉４ｄを開くことにより、培養室４の内部にアクセスすることができるようになっている。
【００１９】
また、培養室４のアクセス扉４ｄには図５に示されるように、例えば、赤色と青色の２色の表示灯（報知手段）５１が設けられている。各培養室４には制御装置５２が接続されており、培養室４内の培養状態が監視されており、例えば、培養室４内が空になったとき、あるいは、培養室４内の全ての培養容器３の細胞の培養が終了したとき等には、制御装置５２からの信号によって、青色の表示灯５１が点灯してアクセス扉４ｄの開放が許可され、それ以外の状態では赤色の表示灯５１が点灯してアクセス扉４ｄの開放が禁止されるようになっている。なお、符号４ｅは、アクセス扉４ｄを開くための取っ手である。
また、図５では手前に開く片開きドアを例示したが、ドアの開閉タイプはこれに限定されるものではなく、上下、垂直移動のドアや左右開きドアでもよい。
【００２０】
なお、本実施形態に係る自動培養装置１においては、培養室４が複数備えられているため、各培養室４内において異なる検体の培養を行うことが可能である。この場合に、複数のアクセス扉４ｄが同時に開かれて、検体相互間でのクロスコンタミネーションが発生することを防止するために、アクセス扉４ｄは同時に１つしか開かれないようにする必要がある。その方法としては、上記制御装置５２（インターロック手段）によって、各アクセス扉４ｄに設けた図示しない開閉センサの出力を監視し、最初に開放可能となった培養室４のみの開放を許可し、その他の培養室４のアクセス扉４ｄの開放を禁止することにすればよい。この場合に、一の培養室４のアクセス扉４ｄが開かれたときは、制御装置５２が他の培養室４のアクセス扉４ｄをロックすることとすればよい。
【００２１】
前記搬送ロボット５は、４個の培養室４の間隔位置のほぼ中央に配置されている。該搬送ロボット５は、水平回転可能な第１アーム５ａと、該第１アーム５ａの先端に鉛直軸回りに回転可能に連結された第２アーム５ｂと、該第２アーム５ｂの先端に鉛直軸回りに回転可能に取り付けられ、それ自身は駆動部、伝導機構などの培養室内の環境を劣化させる機構を持たないハンド５ｃと、これら第１アーム５ａ、第２アーム５ｂおよびハンド５ｃを昇降可能な昇降機構５ｄとを備えている。これにより、搬送ロボット５は、４個の培養室４内の全てのトレイ７にアクセスするとともに、前記シャッタ２を跨いで第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２との間に配置されたコンベア９上にトレイ７を引き渡すことができる水平方向の動作範囲を有している。
【００２２】
前記ハンド５ｃは、トレイ７を載置可能に水平方向に延びる平坦な形状に形成されており、培養室４に収容されているトレイ７間の隙間に挿入可能な厚さ寸法に形成されている。そして、ハンド５ｃは、トレイ７間の隙間に挿入された状態から上昇させられることにより、２本の腕によってトレイ７を下方から押し上げてトレイ保持部材４ｃから取り上げるとともに、トレイ７を安定して保持できるようになっている。
【００２３】
前記コンベア９は、搬送ロボット５のハンド５ｃの幅寸法より大きな間隔をあけて左右に配置された２本の無端ベルト９ａを備え、これら無端ベルト９ａに掛け渡してトレイ７を載置できるようになっている。なお、ベルト９ａは無端ベルトに限られない。
【００２４】
前記第２空間Ｓ２には、図１に示されるように、培養処理装置３０が構成されている。
培養処理装置３０は、図１に示されるように、シャッタ２が開かれた状態で第１空間Ｓ１からコンベア９によって搬送されてきたトレイ７上の未使用の培養容器３に対し、遠心分離機１１において遠心分離された骨髄液等からの細胞検体を供給し、あるいは、培地を供給、回収する給排ロボット１０を備えている。
【００２５】
さらに、培養処理装置３０は、血清や試薬等の種々の液体を分注するための電動ピペット１２を備えた水平回転および昇降移動可能な４台の分注ロボット１３と、これら給排ロボット１０および分注ロボット１３の電動ピペット１２先端に取り付ける使い捨て可能なチップ１４を複数収容していて給排ロボット１０および分注ロボット１３の動作範囲内に提供可能な３台のチップ供給装置１５と、使用済みのチップ１４を廃棄回収するチップ回収部３１と、血清や試薬等の種々の液体を複数の容器に貯留する試薬等供給装置１６と、培養容器３内における細胞の様子を観察可能な顕微鏡１７と、各試薬および培地交換等により廃棄される廃液をそれぞれ貯留する複数の貯留タンク１８と、前記コンベア９と各ロボット１０，１３との間で培養容器３を受け渡し可能とするように培養容器３を移動させる水平移動機構１９と、該水平移動機構１９のスライダ２０に取り付けられ、受け取った培養容器３を載置する載置台２１とを備えている。
なお、第２空間Ｓ２にも、該第２空間Ｓ２内の空気を浄化するために清浄な下降気流を形成する空気清浄機３２が設けられている。
【００２６】
前記第２空間Ｓ２に構成された培養処理装置３０は、その高さ方向の中間位置に配され第２空間Ｓ２内を上部空間Ｓ２１と下部空間Ｓ２２とに上下に区画する第１の区画壁３３と、該第１の区画壁３３により形成された下部空間Ｓ２２内をさらに上下に区画する第２の区隔壁３４とにより、上下方向に並ぶ３つの空間Ｓ２１，Ｓ２２１，Ｓ２２２に区画されている。第１の区画壁３３は、前記コンベア９の高さに配置され、その上方の上部空間Ｓ２１内に、載置台２１、給排ロボット１０、分注ロボット１３のアーム１３ａ、顕微鏡１７のＸＹテーブル１７ａ以上の機構部等を配置している。これらの装置は、培養容器３の移動に必要な装置、および培養容器３の上部開口からアクセスすることが必要な装置だからである。なお、試薬等供給装置１６の上面も第１の区画壁３３の上面に露出しているが、これはチップ１４の挿入口１６ｃを上部空間Ｓ２１に開口させるためである。
【００２７】
また、第１の区画壁３３には、載置台２１を上部空間Ｓ２１において移動させるために、載置台２１を下部空間Ｓ２１内の水平移動機構１９に連結するための長孔３５、第１の区画壁３３の下方の空間Ｓ２２１に配置されたチップ供給装置１５からチップ１４を取り出すための貫通孔３６、使用済みのチップ１４を廃棄するための廃棄口３７が貫通形成されている。さらに、第１の区画壁３３には、その側壁３０ａ，３０ｂに沿って、上下に貫通する通気口３８が設けられている（斜線部）。
【００２８】
第１の区画壁３３と第２の区画壁３４との間の空間Ｓ２２１には、図７に示されるように、分注ロボット１３の本体部分、チップ供給装置１５、試薬等供給装置１６、顕微鏡１７のＸＹテーブル１７ａ以下の部分、水平移動機構１９および、チップ回収部３１の廃棄口３７と廃棄容器３９とを接続するダクト４０が備えられている。前記ダクト４０は、図８に示されるように、例えば、その上端にフランジ部４０ａを備える構造とされ、第１の区画壁３３の下部に設けたフック４４に引っかけることで、第１の区画壁３３と第２の区画壁３４との間に着脱可能に設ければよい。第２の区画壁３４の側壁３０ａ，３０ｂ近傍には、該側壁３０ａ，３０ｂに沿って、上下に貫通する通気口４３が設けられている（斜線部）。
【００２９】
さらに、第２の区画壁３４の下方の空間Ｓ２２２には、図７に示されるように、遠心分離機１１、貯留タンク１８、廃棄容器３９、および排気ファン４１が配置されている。排気ファン４１の出口にはＨＥＰＡフィルタのようなフィルタ４２が設けられ、排気される空気を清浄にするようになっている。
【００３０】
前記給排ロボット１０は、水平多関節型ロボットであって、例えば、図１に示す例では、２種類の電動ピペット１０ａ，１０ｂを備えるヘッド１０ｃと、水平旋回可能な２つのアーム１０ｄ，１０ｅと、アーム１０ｅの先端に設けられヘッド１０ｃを昇降させる昇降機構１０ｆとを備えている。電動ピペット１０ａは、貯留タンク１８からダクト１０ｇを介して導かれた培地を供給し、あるいはピペッティング動作を行うようになっている。電動ピペット１０ｂは、培養容器３内あるいは遠心容器内の不要な培地を吸引し、ダクト１０ｇを介して他の貯留タンク１８へ廃液として排出するようになっている。
【００３１】
電動ピペット１０ａによるピペッティング動作は、リン酸緩衝化食塩水を注入された骨髄液等の検体に対して行われるとともに、遠心分離機１１により分離された細胞と培地構成液との混合液に対しても行われるようになっている。ピペッティング動作は、電動ピペット１０ａの先端にチップ供給装置１５から供給されたチップ１４を装着して、容器内に挿入され、容器内に貯留されている骨髄液等の検体とリン酸緩衝化食塩水との混合液、あるいは種々の細胞検体と培地との混合液に対し、吸引および放出を１０回〜２０回繰り返す。これにより、混合液を均一に攪拌するようになっている。
【００３２】
また、給排ロボット１０は、ピペッティング動作の後に、電動ピペット１０ａによって、遠心分離機１１により分離された細胞と培地との混合液を吸引し、載置台２１上に搭載された培養容器３内に上部開口から供給するようになっている。
一旦使用された使用済みのチップ１４は、チップ回収部３１において取り外され回収されるようになっている。したがって、給排ロボット１０は、載置台２１、チップ供給装置１５、チップ回収部３１および遠心分離機１１からの細胞供給装置５５等の種々の装置をその動作範囲内に配置している。
【００３３】
前記分注ロボット１３は、それぞれ、先端にチップ１４を着脱可能に取り付ける電動ピペット１２を備えた水平回転可能なアーム１３ａと、該アーム１３ａを昇降させる昇降機構１３ｂとを備えている。分注ロボット１３は、水平移動機構１９によって搬送されて来た培養容器３内へ、培地や種々の試薬を供給するようになっている。したがって、分注ロボット１３は、水平移動機構１９上の載置台２１、チップ供給装置１５、チップ回収部３１および試薬等供給装置１６等の種々の装置をその動作範囲内に配置している。
【００３４】
前記チップ供給装置１５は、上方に開口した容器１５ａ内に、電動ピペット１０ａ，１０ｂ，１２への取付口を上向きにして複数のチップ１４を配列状態に収容しており、給排ロボット１０や分注ロボット１３が、新たなチップ１４を必要とするときに、電動ピペット１０ａ，１０ｂ，１２を上方から挿入するだけで、電動ピペット１０ａ，１０ｂ，１２の先端にチップ１４を取り付けるように構成されている。容器１５ａは、給排ロボット１０や分注ロボット１３による電動ピペット１０ａ，１０ｂ，１２の移動方向に対して交差する方向に往復移動させられるように移動機構１５ｂに取り付けられている。また、分注ロボット１３にチップ１４を供給するチップ供給装置１５には、移動機構１５ｂによる移動方向とは直交する方向に容器１５ａを移動させる他の移動機構１５ｃが備えられている。これにより、容器１５ａ内の全てのチップ１４に対して電動ピペット１０ａ，１０ｂ，１２がアクセスすることができるようになっている。
【００３５】
前記チップ回収部３１は、廃棄容器３９の入口に、チップ１４を把持する把持装置（図示略）を備えていて、給排ロボット１０や分注ロボット１３において使用されたチップ１４が把持装置に挿入されると、これを把持するようになっている。そして、この状態で給排ロボット１０や分注ロボット１３が電動ピペット１０ａ，１０ｂ，１２を移動させることにより、電動ピペット１０ａ，１０ｂ，１２先端から使用済みチップ１４が取り外され、廃棄容器３９内にダクト４０を介して回収されるようになっている。廃棄容器３９は、空間Ｓ２２２内に着脱可能に配置されており、必要に応じて交換可能となっている。
前記ダクト４０および廃棄容器３９の交換時には、培養処理装置３０の側壁３０ａ，３０ｂに設けられた図示しないドアを開くことにより、培養処理装置３０の外部からアクセスすることとすればよい。
【００３６】
前記試薬等供給装置１６は、例えば、図６に示されるように、円筒状のケーシング内部に、水平回転可能なテーブル１６ａを収容し、該テーブル１６ａ上に、扇型の底面形状を有する筒状の試薬等容器１６ｂを周方向に複数配列して搭載している。ケーシング内部は一定の温度に保冷されている。各試薬等容器１６ｂには、種々の試薬等が貯留されている。例えば、細胞を培養するために必要な培地を構成するＭＥＭ(Minimal
Essential Medium：最小必須培地)、ＤＭＥＭ（Dulbecco's Modified Eagle
Medium）、ＦＢＳ（Fetal
Bovine Serum：ウシ胎児血清）やヒト血清のような血清、培養容器３内の細胞を剥離させるトリプシンのような蛋白質分解酵素や、培養に際して細胞を成長させるサイトカインのような成長因子、細胞を分化させるデキサメタゾンのような分化誘導因子、ペニシリン系抗生物質のような抗生剤、エストロゲン等のホルモン剤や、ビタミン等の栄養剤が貯留されている。
【００３７】
試薬等供給装置１６のケーシングの上面には、分注ロボット１３が電動ピペット１２先端のチップ１４を挿入する挿入口１６ｃが設けられている。この挿入口１６ｃは、前記分注ロボット１３の動作範囲内に配置されている。また、各試薬等容器１６ｂは、その上面に、前記挿入口１６ｃに一致する位置に配置される開口部（図示略）を備えている。これにより、テーブル１６ａを回転させて試薬等容器１６ｂの開口部をケーシングの挿入口１６ｃの鉛直下方に配置することで、分注ロボット１３が、電動ピペット１２先端のチップ１４を上方から試薬等容器１６ｂ内へ挿入して、内部に貯留されている試薬等を吸引することができるようになっている。試薬等供給装置１６を２台設けているのは、検体に共通のトリプシンのような薬液と、検体に固有の血清のような液体とを分離して取り扱うようにしているためである。
【００３８】
前記顕微鏡１７は、培養工程の途中、あるいは、培地交換の際に、培養容器３内の細胞の様子や増殖の程度を観察したり、細胞数を計数したりする場合等に使用されるようになっている。顕微鏡１７のＸＹステージ１７ａや作動距離調整、倍率の変更等は全て遠隔操作により行うことができるように構成されている。第２空間Ｓ２の外方に向けて接眼レンズを配置しておくことにより、自動培養装置１の外部から培養容器３内の細胞の状態を観察できるようにしてもよい。
【００３９】
前記貯留タンク１８は、例えば、全ての検体に共通して使用できるＭＥＭやＰＢＳ等を貯留しておき、必要に応じて試薬等供給装置１６内の試薬等容器１６ｂ内に供給するようになっている。また、貯留タンク１８には、廃液タンクとして、培地交換の際に排出される廃培地等を貯留するものもある。
【００４０】
前記水平移動機構１９は、直線移動機構により水平方向に移動可能なスライダ２０を備えている。スライダ２０上には前記載置台２１が搭載されており、載置台２１に搭載された培養容器３を、コンベア９から分注ロボット１３の動作範囲まで移動させることができるようになっている。
【００４１】
前記載置台２１は、コンベア９上のトレイ７内から移載された培養容器３を搭載して保持する保持機構（図示略）を備えている。また、該培養容器３に振動を付与する加振装置（図示略）を備えていてもよい。加振装置は、例えば、培養容器３を所定の角度範囲で往復揺動させる装置の他、超音波振動を加える装置や、水平方向の振動を加える装置を採用してもよい。
本実施形態に係る自動培養装置１の各種装置には、上記制御装置５２または上記とは別の図示しない制御装置が接続されている。制御装置は、各工程の順序や動作タイミング等を制御するとともに、動作履歴等を記録保存するようになっている。
【００４２】
このように構成された本実施形態に係る自動培養装置１の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る自動培養装置１を用いて、間葉系幹細胞を培養するには、まず、患者から採取された骨髄液を培養処理装置３０内に導入する。この工程は作業者が行ってもよく、ハンドリングロボットにより行ってもよい。
【００４３】
骨髄液は、ＰＢＳが供給され、給排ロボット１０によるピペッティング等により攪拌された後に、ハンドリングロボットの作動により、骨髄液とＰＢＳとの混合液が収容された容器が遠心分離機１１に投入される。そして、遠心分離機１１が、例えば、８００〜１３００Ｇで３〜５ｍｉｎ間作動させられることにより、混合液内の比重の重い間葉系幹細胞を含む細胞が沈降した状態に集められる。
【００４４】
この状態で、再度ハンドリングロボットの作動により、容器が遠心分離機１１外に取り出される。そして、給排ロボット１０およびチップ供給装置１５の作動により、電動ピペット１０ｂ先端に未使用のチップ１４が取り付けられる。
【００４５】
すなわち、チップ供給装置１５は移動機構１５ｂを作動させることにより、未使用のチップ１４を給排ロボット１０の動作範囲内に配する。すると、給排ロボット１０は、昇降機構１０ｆを作動させることにより、ヘッド１０ｃを下降させて、第１の区画壁３３下方のチップ供給装置１５から未使用のチップ１４を受け取り、電動ピペット１０ｂの先端に取り付ける。
【００４６】
この状態で、給排ロボット１０を作動させて電動ピペット１０ｂのチップ１４の先端を容器内に挿入して吸引する。これにより、容器内の上澄み液が除去され、間葉系幹細胞を多く含む細胞が容器内に残される。
【００４７】
次に、容器内に残った検体は、給排ロボット１０により培養容器３に投入される。
投入に先立って、コンベア９の作動により、トレイ７に載せた１個の空の培養容器３が、第１空間Ｓ１から第２空間Ｓ２に差し出されている。トレイ７上の培養容器３が、図示しない移載装置の作動により、載置台２１上に載置される。そして、図示しない蓋体開閉装置の作動により、載置台２１上の培養容器３の蓋体３ｂが開けられる。
【００４８】
この状態で、給排ロボット１０を作動させて、電動ピペット１０ａから容器内に、貯留タンク１８に貯留されているＤＭＥＭやＰＢＳ等の培地構成液を、所定量供給する。電動ピペット１０ａ先端のチップ１４を容器内に挿入した状態に保持したまま、電動ピペット１０ａを作動させることにより、ピペッティングを行う。これにより、間葉系幹細胞を多く含む細胞と培地構成液とが均一に混合された細胞懸濁液が構成されることになる。
【００４９】
このようにして製造された細胞懸濁液は、電動ピペット１０ａを作動させることにより、チップ１４内に吸引される。吸引された細胞懸濁液は、チップ１４内に保持された状態で、給排ロボット１０を作動させることにより、載置台２１上の培養容器３内に上部開口から投入される。
【００５０】
細胞懸濁液を培養容器３内に投入し終わると、給排ロボット１０は、第１の区画壁３３に形成された廃棄口３７にチップ１４を挿入して取り外し、チップ回収部３１に回収させる。廃棄口３７において取り外されたチップ１４は、ダクト４０を介して、最下位の空間Ｓ２２２に配置されている廃棄容器内に投入される。
【００５１】
次に、細胞懸濁液が投入された培養容器３は、水平移動機構１９を作動させることにより、載置台２１ごと水平移動させられ、各分注ロボット１３の動作範囲内に配置される。分注ロボット１３は、チップ供給装置１５から受け取った未使用のチップ１４を先端に取り付けた電動ピペット１２を作動させることにより、試薬等供給装置１６の試薬等容器１６ｂ内からＤＭＥＭや血清、あるいは各種試薬を適量吸引した後に、培養容器３の上方まで搬送して培養容器３内に注入する。血清や各試薬の吸引は、各試薬等の吸引毎にチップ供給装置１５から未使用のチップ１４に交換して行われる。これにより、培養容器３内においては、適正な培地内に間葉系幹細胞が混合された状態で存在することになる。なお、培地内において間葉系幹細胞を均一に分布させるために、載置台２１を作動させて、培養容器３ごと加振することにしてもよい。
【００５２】
そして、全ての処理を終えた培養容器３は水平移動機構１９の作動により、コンベア９の近傍まで移動させられ、そこで、再度、蓋体開閉装置および移載装置の作動により、蓋体３ｂにより上部開口を閉じられた状態で、トレイ７に戻される。
【００５３】
この後に、コンベア９を作動させることにより、トレイ７に載せられた培養容器３が第２空間Ｓ２から第１空間Ｓ１の中央空間Ｓ１２内に挿入される。
この状態で、搬送ロボット５を作動させることにより、ハンド５ｃによってトレイ７を持ち上げる。そして、トレイ７を収容する培養室４の前まで搬送したところで、当該培養室４の自動開閉扉４ａを開き、搬送ロボット５によって、空いているトレイ保持部材４ｃ上にトレイ７を挿入する。そして、再度、自動開閉扉４ａを閉じることにより、培養室４内の培養条件を一定に保持して細胞の培養が行われることになる。なお、細胞懸濁液の投入や、ＤＭＥＭ、血清、各種試薬の投入や吸引の順序は適宜変更してもよいのは言うまでもない。
【００５４】
また、培地交換や容器交換の際にも、上記と同様にして、培養室４外に配置されている搬送ロボット５の作動により、培養室４内の培養容器３がトレイ７ごと取り出され、第１空間Ｓ１から第２空間Ｓ２へ受け渡される。
一の培養容器３による培養が十分に行われると、培養容器３の底面積を拡大することが必要となる。この場合には、培養室４からトレイ７ごと取り出された培養容器３が、搬送ロボット５の作動により第１空間Ｓ１から第２空間Ｓ２へ受け渡される。そして、第２空間Ｓ２では、培養容器３内にトリプシンが注入されて、培養容器３内の細胞が剥離させられた状態で、給排ロボット１０の作動によって培養容器３内から吸引されて遠心分離機１１内に投入される。そして、遠心分離機１１の作動により、間葉系幹細胞等の必要なもののみが集められ、トリプシンを含む上澄み液が廃棄される。
【００５５】
そして、チップ１４を付け替えた給排ロボット１０の作動により、再度、培地構成液が容器内に供給され、ピペッティングにより攪拌され、細胞懸濁液が構成される。この間に、細胞を吸引されて空となった培養容器３は、蓋体３ｂを被せられた状態でトレイ７ごと第１空間Ｓ１に戻され、搬送ロボット５の作動により図示しない容器排出口から第１空間Ｓ１外部に排出されて廃棄される。
【００５６】
全てのトレイ７が取り出されて、培養室４内が空になった場合には、アクセス扉４ｄに設けられた赤色の表示灯５１が消灯し、青色の表示灯５１が点灯する。これにより、筐体の外部にいる作業者は、培養室４内が空であることを確認でき、取っ手４ｅを把持してアクセス扉４ｄを開くことにより、培養室４内に筐体５０外からアクセスすることができる。
【００５７】
そして、作業者は、筐体５０の外部から培養室４内部を容易に清掃することができるとともに、未使用の新たな培養容器３をトレイ７に載せて培養室４内に補給しておくことができる。
このとき、トレイ７上の培養容器３としては、一段サイズの大きな培養容器３を供給してもよいが、本実施形態に係る自動培養装置１においては、同じサイズの培養容器３の数を増やして供給する。これにより細胞の培養に必要な底面積を増加させることができる。
【００５８】
そして、複数回の培地交換や容器交換を介した所定期間にわたる培養工程を行うことにより、間葉系幹細胞が十分な細胞数まで増殖させられることになる。十分な細胞数に達したか否かは、給排ロボット１０の作動により、間葉系幹細胞が底面に付着した培養容器３を顕微鏡１７まで搬送することにより、観察あるいは測定され、細胞の増殖の程度が判断される。
【００５９】
このようにして、本実施形態に係る自動培養装置１により、患者から採取した骨髄液から十分な細胞数の間葉系幹細胞を自動的に培養することが可能となる。なお、十分な間葉系幹細胞が得られた後には、培養容器３内にリン酸カルシウムのような生体組織補填材およびデキサメタゾンのような分化誘導因子を投入して、再度培養工程を継続することにより、生体の欠損部に補填可能な、生体組織補填体を製造することにしてもよい。
【００６０】
本実施形態に係る自動培養装置１によれば、培養室４内に新たな培養容器３を収容するとき、培養室４内において細胞の培養が終了したとき、および培養室４内部を清掃するときには、培養室４に設けられたアクセス扉４ｄを開くことにより、筐体５０の外部から容易に培養室４内部にアクセスすることができる。
【００６１】
また、アクセス扉４ｄは自動開閉扉４ａに対向する培養室４の側面に配置されているので、搬送ロボット５による自動開閉扉４ａを介した培養容器３の筐体内における出し入れの方向と、作業者によるアクセス扉４ｄを介した培養容器３の筐体外からの出し入れの方向とを一致させることができる。その結果、培養容器３を培養室４の側壁内面に設けたレール状のトレイ保持部材４ｂに沿わせて挿入する等、培養容器３の収納のために側壁内面を利用することが可能となり、収納スペースを最大限に利用し、かつ、簡易な収納構造を達成することができる。
【００６２】
また、培養室４内において、培養容器３の方向を転換する必要がないので、従来の試料テーブルのような可動機構を培養室４内に配置する必要がなく、培養室４内の清浄度の低下を防止することができるとともに、培養室４を小型化することができる。
また、アクセス扉４ｄにインターロック手段５２が設けられているので、複数の培養室４が同時に開放されることがなく、各培養室４内において別々の検体を培養している場合に、検体相互間のクロスコンタミネーションが発生することを防止することができる。
【００６３】
また、本実施形態に係る自動培養装置１によれば、培養室４内に、培養容器３を取り出すための機構部が存在しない。すなわち、培養室４内には、トレイ７を載置した状態に支持するトレイ保持部材４ｃが設けられているのみであり、培養容器３を取り出すための機構部は全て培養室４外に配置された搬送ロボット５に集約されている。そして、搬送ロボット５は、トレイ７の出し入れ作業が行われた後には、培養室４の自動開閉扉４ａの外側に完全に退避することができるようになっている。
【００６４】
したがって、自動開閉扉４ａが閉じられた状態では、培養室４内に機構部が存在せず、機構部の作動によって発生するような塵埃の発生は全く存在しない。また、培養室４内は、温度３７±０．５℃、湿度１００％およびＣＯ２濃度５％等に維持されるが、機構部が存在しないために、このような環境下においても、腐食等の問題が生ずることがない。また、自動開閉扉４ａが開かれた状態においても、培養室４内に挿入されるのは搬送ロボット５のハンド５ｃ先端のみであり、実質的に回転機構や摺動機構が培養室４内に入ることはない。その結果、培養室４内への塵埃の侵入が抑制され、培養室４内部の清浄度を高めることができる。
なお、培養室４は、ＣＯ２培養室、マルチガス培養室、培養室、または保冷庫等のように、培養に利用されるものあるいはその組合せで構成されていてもよい。
【００６５】
さらに、本実施形態に係る培養処理装置３０および自動培養装置１によれば、培養処理装置３０の第２空間Ｓ２内が、第１の区画壁３３により上部空間Ｓ２１と下部空間Ｓ２２とに区画され、上部空間Ｓ２１には清浄な下降気流を発生させる空気清浄機３２が設けられている。そして、第１の区画壁３３には、その側壁３０ａ，３０ｂ近傍に通気口３８が設けられている。第１の区画壁３３には、通気口３８の他に種々の装置を貫通させるための貫通孔３６，３７等が形成されているが、通気口３８の流通断面積を他の貫通孔３６，３７等の流通断面積より十分に大きく確保しておくことにより、気流を通気口３８に通過させることが可能となる。
【００６６】
したがって、上部空間Ｓ２１内を下降してきた清浄な気流は、第１の区画壁３３の近くで側壁３０ａ，３０ｂの方向に向かい、通気口３８を介して下部空間Ｓ２２へと流通させられる。その結果、上部空間Ｓ２１内に浮遊していた塵埃を下方に向かって押し流してきた気流が、上部空間Ｓ２１の側壁３０ａ，３０ｂ近傍の角部に滞留することがなく、スムーズに下部空間Ｓ２２へ流通させられることになる。
【００６７】
さらに、本実施形態に係る培養処理装置３０および自動培養装置１によれば、蓋体３ｂを開かれた状態の培養容器３が移動させられる上部空間Ｓ２１には、培養容器３の移動に必要な載置台２１、顕微鏡１７のＸＹテーブル１７ａ、培養容器３の上部開口からアクセスすることが必要な給排ロボット１０、分注ロボット１３の電動ピペット１２、顕微鏡１７の光源部分等のみが配置され、その他の機構部は下部空間Ｓ２２に配置されている。したがって、上部空間Ｓ２１における塵埃の発生が最小限に抑えられ、培養容器３内への塵埃の混入の可能性が低減されることになる。
【００６８】
また、特に、塵埃を発生する可能性の高い装置、例えば、遠心分離機１１、廃棄容器３９、排気ファン４１等は、下部空間Ｓ２２の内、さらに第２の区画壁３４によって区画された最下位の空間Ｓ２２２内に配置されているので、そこで発生した塵埃が上部空間Ｓ２１に流入することはない。さらに、空間Ｓ２２２内の空気は排気ファン４１によって吸引され、ＨＥＰＡフィルタ４２によって塵埃を除去された後に培養処理装置３０の外部に放出される。したがって、上部空間Ｓ２１の清浄度は、極めて高い清浄度に維持されることになる。
【００６９】
また、第２の区画壁３４にも、側壁３０ａ，３０ｂに沿って通気口４３が設けられているので、上部空間Ｓ２１から流入した塵埃を含む気流が、空間Ｓ２２１内に広がることなく、スムーズに空間Ｓ２２２に向けて流通させられることになる。
【００７０】
さらに、培地や細胞が付着した使用済みのチップ１４を収容した廃棄容器３９は、着脱可能であり、必要によりまたは定期的に交換することで、下部空間Ｓ２２の清浄度をも高い状態に回復することができる。さらに、廃棄容器３９への廃棄の際に使用済みのチップ１４を通過させるダクト４０も、必要によりまたは定期的に取り外して、交換あるいは清掃することで、清浄度の向上に寄与することができる。
【００７１】
さらに、本実施形態に係る自動培養装置１は、搬送ロボット５の設置されている中央空間Ｓ１２の上部に、空気清浄部６を備えているので、搬送ロボット５の存在する中央空間Ｓ１２内も常に清浄度が維持されている。したがって、培養室４の自動開閉扉４ａが開かれたときにも、培養室４内に塵埃が流入することを最小限に抑えることが可能となる。
したがって、本実施形態に係る自動培養装置１によれば、培養中の細胞が塵埃等によって汚染される可能性を低減し、健全な細胞を培養することができるという効果がある。
【００７２】
なお、この発明は、上記実施形態に示した構成に限定されるものではない。すなわち、培養室４の形状や数、搬送ロボット５、給排ロボット１０および分注ロボット１３の形態や数、各種装置の形態や数等は、何ら限定されることなく、適用条件に合わせて任意に設定することができる。
【００７３】
また、導入された骨髄液にＰＢＳを供給して攪拌することにより細胞懸濁液を製造したが、これに代えて、溶血剤を投入して溶血処理することにより、赤血球を取り除くこととしてもよい。
【００７４】
また、成長因子としては、サイトカインの他に、例えば、濃縮血小板、ＢＭＰ、ＥＧＦ、ＦＧＦ、ＴＧＦ−β、ＩＧＦ、ＰＤＧＦ、ＶＥＧＦ、ＨＧＦやこれらを複合させたもの等の成長に寄与する物質を採用することにしてもよい。また、抗生剤としては、ペニシリン系抗生物質の他、セフェム系、マクロライド系、テトラサイクリン系、ホスホマイシン系、アミノグリコシド系、ニューキノロン系等任意の抗生物質を採用することができる。
なお、本発明に係る自動培養装置は、骨髄の間葉系幹細胞の培養に限定されるものではない。生体の種々の組織から採取された細胞や、樹立された細胞ラインを培養してもよい。
【００７５】
また、生体組織補填材としては、リン酸カルシウムに代えて、生体組織に親和性のある材料であれば任意のものでよく、生体吸収性の材料であればさらに好ましい。特に、生体適合性を有する多孔性のセラミックスや、コラーゲン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ヒアルロン酸、またはこれらの組合せを用いてもよい。また、チタンの様な金属であってもよい。また、生体組織補填材は、顆粒状でもブロック状でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】この発明の一実施形態に係る自動培養装置を示す斜視図である。
【図２】図１の自動培養装置の第１空間を概略的に示す縦断面図である。
【図３】図１の自動培養装置の第１空間を概略的に示す平面図である。
【図４】図１の自動培養装置において用いられる培養容器の一例を示す斜視図である。
【図５】図１の自動培養装置の培養室外部のアクセス扉を示す斜視図である。
【図６】図１の自動培養装置の培養処理装置の第１の区画壁を除去して第２の区画壁上の装置を示す斜視図である。
【図７】図１の自動培養装置の培養処理装置の第１および第２の区画壁を除去して最下位の空間内に設置された装置を示す斜視図である。
【図８】図１の自動培養装置の培養処理装置の廃棄容器に接続するダクトの取付構造例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１  自動培養装置
３  培養容器
４  培養室
４ａ  自動開閉扉
４ｄ  アクセス扉
５  搬送ロボット（搬送機構）
５０  筐体
５１  表示灯（報知手段）
５２  制御装置（インターロック手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006101781.tif 000007
【図６】
2006101781.tif 000008
【図７】
2006101781.tif 000009
【図８】
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